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Uma equipe internacional conseguiu propagar uma variedade comercial de arroz híbrido como um clone por meio de sementes com 95% de eficiência. Isso poderia reduzir o custo da semente de arroz híbrido, disponibilizando variedades de arroz de alto rendimento e resistentes a doenças para agricultores de baixa renda em todo o mundo. A obra foi publicada em 27 de dezembro na Natureza Comunicações.
Os híbridos de primeira geração de plantas cultivadas geralmente apresentam desempenho superior ao de suas linhagens parentais, um fenômeno chamado vigor híbrido. Mas isso não persiste se os híbridos forem criados juntos para uma segunda geração. Portanto, quando os agricultores desejam usar variedades de plantas híbridas de alto desempenho, precisam comprar novas sementes a cada estação.
O arroz, a cultura básica para metade da população mundial, é relativamente caro para se reproduzir como um híbrido para uma melhoria de rendimento de cerca de 10 por cento. Isso significa que os benefícios dos híbridos de arroz ainda não alcançaram muitos dos agricultores do mundo, disse Gurdev Khush, professor adjunto emérito do Departamento de Ciências Vegetais da Universidade da Califórnia, em Davis. Trabalhando no International Rice Research Institute de 1967 até se aposentar na UC Davis em 2002, Khush liderou esforços para criar novas variedades de arroz de alto rendimento, trabalho pelo qual recebeu o Prêmio Mundial da Alimentação em 1996.
Uma solução para isso seria propagar os híbridos como clones que permaneceriam idênticos de geração em geração sem reprodução posterior. Muitas plantas selvagens podem produzir sementes que são clones de si mesmas, um processo chamado apomixia.
“Depois de ter o híbrido, se você pode induzir a apomixia, pode plantá-lo todos os anos”, disse Khush.
No entanto, a transferência de apomixia para uma planta de cultivo principal provou ser difícil de conseguir.
Um passo para sementes híbridas clonadas
Em 2019, uma equipe liderada pelo professor Venkatesan Sundaresan e pelo professor assistente Imtiyaz Khanday nos Departamentos de Biologia Vegetal e Ciências Vegetais da UC Davis alcançou a apomixia em plantas de arroz, com cerca de 30% das sementes sendo clones.
Sundaresan, Khanday e colegas na França, Alemanha e Gana já alcançaram uma eficiência clonal de 95%, usando uma cepa comercial de arroz híbrido, e mostraram que o processo pode ser sustentado por pelo menos três gerações.
O processo de etapa única envolve a modificação de três genes chamados MiMe, que fazem com que a planta mude da meiose, o processo que as plantas usam para formar óvulos, para a mitose, na qual uma célula se divide em duas cópias de si mesma. Outra modificação genética induz a apomixia. O resultado é uma semente que pode se transformar em uma planta geneticamente idêntica à sua mãe.
O método permitiria que as empresas de sementes produzissem sementes híbridas mais rapidamente e em maior escala, além de fornecer sementes que os agricultores pudessem salvar e replantar de uma estação para outra, disse Khush.
“A apomixia em plantas cultivadas tem sido alvo de pesquisas em todo o mundo há mais de 30 anos, porque pode tornar a produção de sementes híbridas acessível a todos”, disse Sundaresan. “O aumento resultante nos rendimentos pode ajudar a atender às necessidades globais de uma população crescente sem ter que aumentar o uso de terra, água e fertilizantes a níveis insustentáveis”.
Os resultados podem ser aplicados a outras culturas alimentares, disse Sundaresan. Em particular, o arroz é um modelo genético para outras culturas de cereais, incluindo milho e trigo, que juntos constituem os principais alimentos básicos do mundo.
Khush lembrou que organizou uma conferência em 1994 sobre apomixia no melhoramento do arroz. Quando ele voltou para a UC Davis em 2002, ele deu uma cópia dos anais da conferência para Sundaresan.
“Tem sido um longo projeto”, disse ele.
Os coautores do artigo são: Aurore Vernet, Donaldo Meynard, Delphine Meulet, Olivier Gibert, Ronan Rivallan, Anne Cecilé Meunier, Julien Frouin, James Tallebois, Daphné Autran, Olivier Leblanc e Emmanuel Guiderdoni, CIRAD e Universidade de Montpellier, França; Qichao Lian e Raphael Mercier, Instituto Max Planck para Pesquisa de Melhoramento de Plantas, Colônia, Alemanha; Matilda Bissah, Instituto de Pesquisa de Recursos Genéticos de Plantas CSIR, Gana; e Kyle Shankle, UC Davis. Khush não é autor do novo artigo.
O trabalho foi apoiado em parte pelo financiamento do Innovative Genomics Institute e do France-Berkeley Fund.
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